1 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽 淮南 232001
2 哈尔滨工业大学化工与化学学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
工业染料的大规模生产和广泛应用给地球生态带来了相当大的影响, 对水环境污染非常严重, 而传统色谱和光谱工具难以检测到微弱的光谱和化学信息, 因此开发便携快速的检测技术至关重要。 表面增强拉曼光谱（SERS）是一种与纳米技术相结合的新型分析技术, 可以实现单分子量级化学物质的检测, 但潜力容易受到SERS 基底的增强能力、 稳定性等普适性问题限制。 研究提出了一种简单而通用的策略, 制备了一种基于疏水性有机半导体双(二氰基亚甲基)-封端-二噻吩并［2,3-d; 2’,3’-d］苯并［2,1-b; 3,4-b’］-二噻吩（4CN-DTmBDT）薄膜为衬底的新型SERS复合基底。 首先通过旋涂法制备有机半导体衬底, 该π共轭有机半导体具有分子结构可控、 生物相容性、 光电特性可微调、 成膜形态参数可控等优势, 衬底表面具有疏水性使纳米银粒子（AgNPs）在其表面形成紧密咖啡环, 制备有机半导体-纳米银SERS复合基底, 探究基底拉曼信号的增强效果。 同时提出了一种该有机半导体与纳米银粒子的协同增强机制, 并对增强能力与增强机理进行了相关研究。 结果表明, 紧密咖啡环的形成减小了银纳米颗粒之间的空间, 检测时通过浓缩分析物, 从而增强了热点效应。 对以有机染料为探针分子罗丹明6G（R6G）的检测限低至1×10-8 mol·L-1, SERS增强因子（EF）达1.30×106, 对于疏水性更优异的PDMS与纳米银粒子复合基底检测限为1×10-5 mol·L-1, 说明单独的纳米银粒子对R6G探针信号增强能力有限, 同时证明研究采用的有机半导体与银纳米粒子之间通过协同效应进一步显著提升基底拉曼信号, 而且灵敏度高、 重复性好。 该SERS复合基底对1×10-4和1×10-8 mol·L-1 R6G染料检测的相对标准偏差（RSD）分别为8.3%和4.7%。 实验表明该有机半导体-纳米银复合基底在废水中染料痕量分析领域具有良好的应用潜力。
表面增强拉曼光谱 有机半导体-纳米银复合基底 咖啡环 协同增强机制 有机染料 Surface enhanced Raman spectroscopy Organic semiconductor-nano silver composite substr Coffee ring Cooperative enhancement mechanism Organic dye 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2158
1 电子科技大学（深圳）高等研究院，广东 深圳 518110
2 深圳信息职业技术学院信息技术研究所，广东 深圳 518172
3 华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074
4 华中科技大学航空航天学院，湖北 武汉 430074
利用纳米银烧结工艺制备大功率LED，重点探究了纳米银键合层的界面热阻及器件发光性能。通过将纳米银膏在不同温度下烧结，系统地研究了烧结温度对纳米银烧结后电阻率及接头剪切强度的影响，并分析了烧结后银膏的晶体结构及接头断口微观形貌。结果表明，接头键合强度和银膜导电率均随纳米银烧结温度的升高而增大。实验中还对比分析了纳米银烧结LED和传统锡银铜（SAC305）焊膏封装LED的界面热阻、结温以及发光性能。与纳米银烧结LED样品相比，传统焊膏封装LED的界面热阻和结温分别提高了8.9%和29.6%，说明纳米银键合层拥有更好的导热性并可及时为芯片散热降温。此外，通过高温老化实验，深入探讨了不同焊膏烧结LED的界面热阻及发光效率变化。实验表明，经过100 ℃下点亮500 h，纳米银和传统焊膏烧结LED样品的总热阻分别增大了0.03 K/W和4.28 K/W，但纳米银键合层界面热阻比老化前有所降低，同时纳米银烧结LED样品在不同电流下的发光效率始终高于传统焊膏封装LED样品。
材料 大功率LED 光热性能 发光稳定性 纳米银烧结 界面热阻
1 天津城建大学 理学院, 天津
2 南开大学 物理科学学院, 天津
采用液相高速剪切的方法制备了石墨烯悬浊液, 并对制备的石墨烯进行了扫描电镜(SEM)、拉曼光谱和紫外吸收表征分析。结果表明, 通过该方法可以制备水分散良好的石墨烯溶液。进一步, 通过纳米材料光热转换制备纳米银/石墨烯溶液, 对不同激光功率作用下制备的纳米银/石墨烯溶液的光热转换特性进行了研究, 低浓度样品溶液, 在波长为808 nm, 功率为300 mW, 作用15 min后, 温度可达到28.2 ℃。理论上, 采用时域有限元差分方法, 模拟了不同粒径纳米银的表面等离子体共振效应对石墨烯光热转换性能的增强作用, 模拟结果与实验现象相符合。另外, 对溶液的光热转换稳定性和热平衡时间常数进行了比较, 发现溶液具有很好的光热转换稳定性。
石墨烯 纳米银 高速剪切 光热转换稳定性 graphene nano-silver high speed shearing photothermal conversion stability
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海大学, 上海 200444
通过化学法制备了纳米银溶胶基底和微腔型光纤表面增强拉曼散射(SERS)基底, 其中光纤SERS基底的微腔结构是通过氢氟酸(HF)腐蚀得到的。 实验采用湿法检测, 首先将纳米银溶胶基底与罗丹明6G(R6G)混合, 找到增强效果最强时的裸光纤微腔结构, 在此结构的基础上采用溶胶自组装法制备银纳米颗粒包覆的光纤SERS基底, 通过控制自组装时间制备不同光纤SERS基底(Ag/光纤-x, 其中x为自组装时间, 分别为10, 20, 30, 40, 50和60 min)。 以10-3 mol·L-1的R6G为探针分子, 对Ag/光纤-x基底进行初筛, 得到增强效果最强的Ag/光纤-30基底。 通过检测不同浓度的R6G溶液, 对纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底的SERS性能进行研究。 实验结果表明, 在相同的实验条件下, 纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底对R6G的检测限(LOD)分别为10-6和10-9 mol·L-1; 在1 362 cm-1拉曼位移处对两种基底的拉曼强度和浓度进行对数转换拟合, Ag/光纤-30基底的拟合优度R2达0.975 3, 远高于纳米银溶胶基底; 拉曼信号的再现性检测结果表明, 两种基底在各个特征峰处的RSD值均在合理范围内, 但Ag/光纤-30基底的RSD值范围更小, 范围最大值仅为10.94%; 两种基底的稳定性测试结果表明, 纳米银溶胶基底35 d后, 在1 362 cm-1位置处的综合拉曼强度下降了45.90%, 而Ag/光纤-30基底35 d后, 综合拉曼强度仅下降了17.58%, 说明Ag/光纤-30基底具有长期稳定性。 同时, 对两种基底增强因子(REF)进行计算, 对浓度为10-6 mol·L-1的R6G溶液, 纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底的REF数值分别为3.49×106和2.14×107, 说明对于同一浓度的R6G溶液, Ag/光纤-30基底具有更强的增强效果, 且比纳米银溶胶基底高出一个数量级。 通过对比两种基底的SERS性能, 表明Ag/光纤-30基底具有更高的灵敏度、 更好的再现性以及长期稳定性。 因此, 基于银纳米颗粒包覆的光纤SERS基底在农残化学分析、 生物医学检测等痕量检测方面有潜在的应用价值。
表面增强拉曼散射 纳米银溶胶 光纤 溶胶自组法 罗丹明6G Surface enhanced Raman scattering Silver sol Fiber Sol self-assembly method Rhodamine 6G
工业的发展导致大量染料被排放到水体中, 对水环境造成严重污染, 危害整个生态系统, 因此开发便携快速的检测技术至关重要。 表面增强拉曼光谱技术具有单分子水平检测灵敏度高、 检测周期短、 分子指纹特异性等优点, 在水体有机染料检测领域的应用受到广泛关注, 但是该技术依赖于高增强能力和高信号重现性的可靠底物, 而底物的合成大多使用有毒有害原料, 会带来潜在的环境风险。 无毒化学品、 对环境无污染的溶剂和可再生材料的利用是绿色合成策略中值得重点考虑的因素。 采用水热法绿色合成纳米银并用于表面增强拉曼技术, 检测水体中的有机染料。 首先采用了一种简单、 快速、 绿色合成的方法, 以海藻酸钠为还原剂和稳定剂, 水为反应介质, 通过水热还原硝酸银实现了纳米银水溶胶的制备, 得到本实验的可靠底物。 用紫外-可见分光光度法和透射电子显微镜分析了纳米银的结构和表面形貌, 结果表明, 制得的纳米银水溶胶粒径较大, 分布较宽, 分散良好且呈球形, 颗粒平均直径为46 nm。 将三种染料(亚甲基蓝、 罗丹明B和碱性品红)配置成不同浓度梯度的溶液, 然后与制备好的银胶混合用于表面增强拉曼检测。 检测染料溶液的拉曼光谱, 查阅文献分配指认特征峰; 染料纯溶液在1×10-3 mol·L-1浓度时能检测出拉曼特征峰, 但在1×10-4 mol·L-1及更低浓度时已无特征峰; 检测银胶的拉曼光谱, 其并没有拉曼光谱峰, 表明银胶对混合液的拉曼光谱并没有背景影响; 银胶混合液的拉曼光谱特征峰位在低浓度梯度仍比较明显。 结果表明, 通过该方法绿色合成的纳米银对三种染料均有较好的拉曼增强作用, 灵敏度能达到10-6 mol·L-1。 随着人们对环境保护的重视, 以绿色方法合成的纳米银作为可靠基底的表面增强拉曼技术将在染料废水检测领域具有更广阔的应用前景。
染料 表面增强拉曼光谱 绿色化学 海藻酸钠 纳米银 Dye Surface enhanced Raman spectroscopy Green chemistry Sodium alginate Nano-silver 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3722
华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
采用旋涂制备的纳米银(Silver nanoparticle, Ag NPs)作为阴极, 制备了全溶液加工的红、绿、蓝量子点发光二极管(red, green, blue-quantum dots light-emitting diodes, R-, G-,B-QLEDs)。并针对溶液加工Ag NPs阴极器件启亮电压(Turn-on voltage, Vt)较蒸镀Ag阴极器件偏高的问题, 采用了低真空与热退火组合工艺干燥Ag NPs阴极, 实现了可以与真空蒸镀金属阴极比拟的Vt, R-, G-,B-QLEDs的Vt分别为1.9, 2.6, 3.2 V。实验结果表明, 该阴极处理工艺可能为研制低Vt的全印刷显示发光器件提供新的工艺思路。
全溶液加工 低启亮电压 量子点发光二极管 纳米银电极 低真空/热退火干燥工艺 all-solution process low turn-on voltage quantum dot light-emitting diodes silver nanoparticle electrode low vacuum/thermal annealing drying proces
1 浙江工业大学 化学工程学院, 杭州 310014
2 浙江大学医学院附属儿童医院, 杭州 310052
3 浙江省食品药品检验研究院, 杭州 310052
4 常州英中纳米科技有限公司, 常州 213000
5 武汉工程大学 化工与制药学院, 武汉 430205
6 斯特拉斯堡大学 化学研究所, 斯特拉斯堡 67081
通过超声波辅助液相法将纳米银(AgNPs)与氧化石墨烯(GO)结合制得了一种新的负载纳米银的氧化石墨烯材料AgNPs@GO。分析表明在该材料中AgNPs主要被锚接在GO片层的含氧基团和缺陷上, 部分Ag单质被氧化为Ag +离子并有部分GO被还原。AgNPs@GO能有效抑制铜绿假单胞菌生长, 其抑菌能力显著强于AgNPs和GO。将AgNPs@GO作为添加剂引入聚乙烯(PE)基体, 进一步制备了新型的AgNPs@GO掺杂PE复合材料0.48wt%-AgNPs@GO/PE, 相比PE和AgNPs掺杂PE复合材料, 0.48wt%-AgNPs@GO/PE具有更好的抑菌能力和更强的阻隔水蒸气性能, 并且在水和乙醇溶液中都具有较好的耐溶出性能。
纳米银 氧化石墨烯 铜绿假单胞菌 聚乙烯 抑菌 阻隔水蒸气性能 nano silver particels graphene oxide pseudomonas aeruginosa polyethylene antibacterial ability water vapor barrier property
1 电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 610054
2 电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分实验室, 广东 中山 528402
3 电子科技大学 中山学院 电子信息学院, 广东 中山 528402
4 电子科技大学 电子科学与工程学院(示范性微电子学院), 成都 610054
对真空抽滤法进行了改进, 制备出高均匀性且只存在极少量纳米银微粒的纳米银线透明导电薄膜.将纳米银线在同一片衬底上依次进行真空抽滤和压制并重复多次, 然后对制备的透明导电薄膜的表面形貌以及透光率和方阻的分布进行了讨论.结果表明通过三次压制制备出的导电薄膜的透光率约为82.7%, 平均方阻为7.47 Ω/sq.
柔性透明导电薄膜 纳米银线 纳米银粒子 真空抽滤 方阻 透光率 Flexible transparent conductive films Silver nanowires Silver nanoparticles Vacuum filtration Sheet resistance Transmittance 光子学报
2018, 47(11): 1131002
楚雄师范学院 云南省高校分子光谱重点实验室,云南 楚雄 675000
本文应用表面增强拉曼散射技术以纳米银溶胶作为基底直接对17种葱属植物的挥发性物质进行了检测,进一步用SERS谱图结合化学计量学多变量统计分析,对17种葱属植物进行鉴别分类研究,并提出一种基于SERS的快速、有效的挥发性物质筛选式葱属植物鉴别分类研究方法。对不同年份制作的纳米银溶胶进行了重现性测试,结果显示纳米银溶胶作为SERS基底对葱属植物的挥发性物质检测重现效果较好;对同一植物不同部位的挥发性物质进行检测,结果显示光谱峰位变化不大,只是个别峰的相对强度发生了变化;对17种葱属植物的挥发性物质进行检测,结果显示:17种葱属植物的挥发物的SERS光谱可分为三组,1-丙硫醇增强组、烯丙基甲基硫醚增强组、二烯丙基二硫增强组,说明纳米银溶胶对葱属植物的挥发物具有选择性增强效果;17种葱属植物挥发物的SERS谱结合聚类分析、因子分析、判别分析进行多变量统计分析,分析结果显示,样品能按三个不同增强组进行准确分类。实验结果表明,基于SERS的挥发物筛选式葱属植物鉴别分类研究方法可以为葱属植物分类研究提供参考信息。
葱属 表面增强拉曼散射 多变量统计分析 挥发物 纳米银溶胶 Allium surface-enhanced Raman scattering multivariate statistical analysis volatiles nano-silver colloid
中国计量大学 光学与电子科技学院,杭州310018
采用化学还原法制备了花状纳米银凝胶溶胶,沉积在硅片、二氧化钛薄膜、玻璃上,制备得到了AgNP@Si,AgNP@TiO2,AgNP@G 3种表面增强拉曼基底。以罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了3种基底的表面增强拉曼效果,重复性及均匀性。AgNP@TiO2和AgNP@Si的检出限为10-8mol·L-1,而AgNP@G的检出限为10-7mol·L-1,AgNP@Si的重复性和均匀性最优。结果表明,AgNP@Si的SERS增强效果最佳,并具有制备简单,重复性和均匀性好等优点。
基底 纳米银 纳米二氧化钛膜 硅片 SERS SERS substrates silver nanoparticle TiO2 film Si wafer
